ФОТОУПРУГИЙ ДАТЧИК НАПРЯЖЕНИЙ Советский патент 1972 года по МПК G01D11/16 

Изобретение относится к приборам для измерения напряжепий в массиве горных пород.

Известны фотоупруГие датчики, содержащие Б качестве чувствительного элемента толстостенный цилиндр из оптически активного материала. Однако для обеспечения нормальной работы такие датчики приклеивают к стенкам скважины, в которой они устанавливаются. Контакт слоя клея с датчиком и со стенками скважины, пробуренной в породе или угле, имеет очень низкую прочность на растяжение, поэтому датчики не реагируют на уменьшение сжимающих напряжений в массиве или на появление растягивающих напряжений.

Описываемый датчик отличается тем, что он выполнен с зажимными патронами, один из которых снабжен нагнетательной трубкой с обратным клапаном. Это позволяет повысить надежность крепления датчика в скважине.

На фиг. 1 изображен предлагаемый датчик в разрезе; на фиг. 2 - вид по стрелке Л на фиг. 1; на фиг. 3 - разрезы по Б-Б, и Г-Г на фиг. 1.

патрон состоит из гайки 2 1И втулки 3,в зазоре между которыми зажимается один конец стяжек 4. Другой зажимной патрон состоит из гайки 5 I втулки 6, в зазоре между которыми зажимается другой конец стяжек 4.

Во внутренней полости гайки 2 имеется прилив с осевым отверстием, в котором помещены возвратная пружина 7, шаровой клапан 8 и ввинчена нагнетательная трубка 9. На внешней поверхности гайки 2 (имеется кольцевая выточка, в которой крепится уплотнительный манжет 10.

Гайка 5 содержит кольцевую проточку, в которой помещено распорное кольцо //. На заднем конце гайки 5 надет уплотнительный манжет 12. Уплотнительные манжеты 10 и 12 крепятся к гайкам 2 и 5 с помощью колец 13 и 14 и виптов 15. Между чувствительным элементом / и втулками 3 и 6 расположены уплотнительные кольца 16 и 17. Задняя поверхность чувствительного элемента 1 покрыта зеркальным слоем 18. Стяжки 4 изготовлены из тонкой стальной проволоки или в виде ззких тонких пластинок, ширина которых значительно меньше расстояния между соседними стяжками.

кости под давлением. Датчик устанавливают в скважине, пробуренной в породе или угле из горнор выработки, при этом распорное кольцо // плотно прижимает уплотнительный манжет 12 к стенкам скважины. Шланг, надетый на трубку 9, наполняется жидким клеем в количестве, несколько большем, чем для заполнения зазора между датчиком и стенками скважины. После этого включается в работу насос. Под давлением, развиваемым насосом, жидкий клей вытесняется из соединительного шланга поступающей из насоса жидкостью, давит на шаровой клапан 8, сжимает возвратную П1рул ину 7 и проходит в кольцевой зазор под уплотнительный манжет 10. 10 отжимается к стенкам скважины, и жидкий клей проходит по продольным пазам, имеющимся вдоль внешней поверхности гайки 2, к чувствительному элементу и далее к заднему зажимному патрону, заполняя зазор между датчиком и стенками скважины.

При дальнейшем росте давления уплотнительные манжеты 10 и 12 подкрепляются распорными лепестками, образованными за счет продольных надрезов на кольцах 13 и 14. С ростом давления жидкого клея в зазоре между датчиком и стенками скважины в чувствительном элементе / возникает оптическая картина в виде кольцевых изохром, наблюдаемая в поляризованном свете. По достижении нужного числа колец в оптической картине работа насоса прекращается и возвратная пружина отжимает шаровой клапан в исходное положение. Соединительный шланг отсоединяется от трубки 9. Во избежание

987 jg 23 /б |д 4 7 6 г 5 11 15

I /III I / J / i i

/AV:/;- V/ V/ Л .АхАЧУ/АА/ ЧУ/Х У/ХЧХ/ДХУ/ХХУ/х.ЧУ/ХУхАХХ/ЛЧК-/.У/ХЧУУл.УХх-ЧУххЧУу

утечек клея через радиальные отверстия во втулке 6 последние после сборки датчика заливаются клеем.

Клей в герметичной камере между датчиком и стенками скважины через заранее известный промежуток времени затвердевает, при этом благодаря избыточному давлению оптическая картина в чувствительном элементе сохраняется. После того, как в результате развития горных работ участок массива, где установлен датчик, начнет разгружаться от горного давления, оптическая картина в чувствительном элементе начнет изменяться. По характеру этого изменения определяют величину, направление и знак обеих глазных напряжений измеряемого дополнительного поля напряжений в плоскости, перпендикулярной к осп датчика.

Таким образом, создание предварительного распора при установке датчика позволяет свести замер растягивающих напряжений к замеру уменьшения предварительно созданных сжимающих напряжений.

Предлагаемый датчик может использоваться :и для замера прироста сжимающих напряжений.

Предмет изобретения

Фотоупругий датчик папряжений, содержащий в качестве чувствительного элемента цилиндр из оптически активного материала, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности крепления датчика в скважине, он выполнен с зажимными патронами, один из которых снабжен нагнетательной трубкой с обратным клапаном.

Г-Г

ф«и,г. 3